Юрий Николаевич Федоров - Справочник инженера по АСУТП: проектирование и разработка: учебное пособие

реальном времени.
Реализация этой функции предоставляется специализирован­
ными системами обслуживания полевого оборудования Plant Asset Management Systems, Появление этих систем стало
возможным с созданием полевого оборудования, способного в
режиме on-line взаимодействовать с системой обслуживания
по гибридным аналогово-цифровым протоколам типа HART,
или полностью цифровым протоколам типа Fieldbus.
Потенциальная возможность несрабатывания и ложного
останова затрагивает самый сложный аспект безопасности,
связанный с участием человека, или, говоря сугубо утилитар­
ным современным языком, с мощнейшим воздействием так
называемого ’’человеческого фактора”. Люди - существенно
нелинейные системы и вообще склонны к катастрофическому
поведению. Именно человек является основным источником
ошибок. И система безопасности должна строиться с учетом
склонности людей к безрассудному поведению и неоправдан­
ному риску.
Вместе с тем, анализ применяемых схем защиты показы­
вает, что повышенная вероятность опасных отказов и ложных
срабатываний может быть заложена в систему изначально на
этапе проектирования.

Гпава 1. Постановка задач автоматизации

13

1.5. Стереотипы резервирования
Небольшой пример. Рассмотрим простейшую систему
безопасности:

Рис. 1.3

Где Т1 - некий датчик, V1 - отсечной клапан (это может
быть, например, контур защиты от превышения уровня, или
давления в некотором аппарате посредством отсечки посту­
пающего в аппарат продукта).
Сделаем оценку вероятности ложных (нижний индекс S)
срабатываний Ps(1), и вероятности опасных (нижний индекс
D) отказов PD(1) для данного контура. Вероятность ложных
срабатываний и опасных отказов датчика
PST = РГ
Р
rDТ =Р
'DТ1
Вероятность ложных срабатываний и опасных отказов
клапана:
Рз = Ps1
pv =pV1
'D 'D
Тогда искомые вероятности ложных срабатываний и
опасных отказов данного контура определяются простым
сложением вероятностей данного события для составных эле­
ментов контура:
PS(1) = PST +рз
Pd(1) = P»+Pd
Теперь допустим, что нас беспокоит проблема ложных
срабатываний данного контура защиты.

14

Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка

Можно просто поставить дополнительный датчик, но мы
с целью дальнейшего развития предусмотрим сразу АСУТП,
состоящую из системы управления и системы защиты, кото­
рую мы будем строить с учетом так называемого ’’доведения
до норм”.
При этом предполагается, что система будет иметь свои
собственные средства контроля и управления, независимые от
системы ПАЗ с тем, чтобы контроль над состоянием процесса
не терялся ни при каких обстоятельствах.
Допустим, что нам сказочно повезло, и мы выбрали цен­
тральную часть системы защиты - программируемый логиче­
ский контроллер, - такой, что имеет абсолютную надеж­
ность. То есть ПЛК имеет нулевую вероятность всех мысли­
мых отказов, и имеет все мыслимые разрешения от всех мыс­
лимых инспекций, включая разрешение на безграничную од­
ноканальную работу по максимально возможному уровню
допуска. Но мы для безоговорочной уверенности в защите
поставим дублированный вариант ПЛК. Вероятность отказа
этого чудо - компьютера
PSL=P^O,
то есть он таков, что не оказывает никакого влияния на на­
дежность системы. Это означает, что его как бы и нету. Так и
будем считать.
Теперь с расчетом ’’доведения до норм” заложим в нашу
систему два датчика, подключенных по схеме 1оо2, что озна­
чает, что для срабатывания системы защиты достаточно сиг­
нала от одного из них (см. схему (2) на рис. 1.4). Обозначим:
рГ=рТ1^рТ2

рТ - рТ1 _ рТ2
~о ~ ~d ~ 'о
Работа по схеме 1оо2 имеет следующие особенности:
1. Для того чтобы система осуществила ложное срабаты­
вание ("безопасный" отказ), достаточно, чтобы
- Любой из сенсоров подал ложный сигнал (и клапан
его отработал),
- Либо клапан ложно сработал.
2. Для того чтобы система в нужный момент НЕ сработа­
ла (опасный отказ), необходимо, чтобы
- Либо оба сенсора не сработали,
- Либо отказал отсечной клапан.

Глава 1. Постановка задач автоматизации

15

Записываем логические выражения для вероятности каж­
дого из этих событий. Для вероятности ложных срабатываний:
ps(2)^pr°°2-V1001 = 2 pi +psl +р/ =2₽;+ру
Для вероятности опасных отказов:
PD(2) =
= (PJ / + + Р/ = (PJ / + Р»
Пусть вероятности отказов датчика и отсекателя --">